JP7093327B2

JP7093327B2 - 配置決定装置、プログラム及び配置決定方法

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Publication number: JP7093327B2
Application number: JP2019113179A
Authority: JP
Inventors: 章裕馬場; 雄基太田
Original assignee: HAPSMobile Inc
Current assignee: HAPSMobile Inc
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2019-06-18
Publication date: 2022-06-29
Anticipated expiration: 2039-06-18
Also published as: EP3981686A4; JP2020203625A; US11394456B2; US20220092867A1; EP3981686A1; WO2020255472A1

Description

本発明は、配置決定装置、プログラム及び配置決定方法に関する。

成層圏プラットフォームを提供すべく、アンテナを有し、成層圏を飛行する飛行体が知られていた（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００２－２１１４９６号公報

複数の飛行体を適切に配置することを支援する技術を提供することが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、配置決定装置が提供される。配置決定装置は、地上に向けてビームを照射することによって地上に無線通信エリアを形成する複数の飛行体によってサービスを提供する対象地域を特定する対象地域特定部を備えてよい。配置決定装置は、複数の飛行体の機体数を取得する機体数取得部を備えてよい。配置決定装置は、対象地域を分割した複数のメッシュ毎のポイントを取得するポイント取得部を備えてよい。配置決定装置は、機体数及び複数のメッシュ毎のポイントに基づいて、対象地域上における複数の飛行体の配置を決定する配置決定部を備えてよい。

上記配置決定装置は、上記複数のメッシュ毎のポイントを決定するポイント決定部を備えてよい。上記ポイント決定部は、上記複数の飛行体によって提供するサービスの種類毎に、上記複数のメッシュ毎のポイントを決定してよく、上記ポイント取得部は、上記複数の飛行体によって提供するサービスの種類に対応する上記複数のメッシュ毎のポイントを取得してよい。上記ポイント決定部は、上記サービスの種類が、自動車に無線通信を提供するサービスである場合、上記複数のメッシュのそれぞれにおける、道路の数、道路の交通量、自動車と通信するＩｏＴ機器の数、及び自動車による平均通信量の少なくともいずれかに基づいて、上記複数のメッシュのそれぞれのポイントを決定してよい。

上記配置決定部は、上記複数の飛行体のそれぞれによって形成される無線通信エリアに含まれる複数のメッシュのポイントの合計がより多くなるように、上記複数の飛行体の配置を決定してよい。上記配置決定部は、遺伝的アルゴリズムを用いて、上記複数の飛行体のそれぞれによって形成される無線通信エリアに含まれる複数のメッシュのポイントの合計が最も多くなるように、上記複数の飛行体の配置を決定してよい。上記配置決定装置は、上記対象地域の地形データに基づいて特定された、上記複数のメッシュのそれぞれについての、メッシュの面積のうち上記ビームによってカバーされる面積の割合を取得する割合取得部を備えてよく、上記配置決定部は、上記複数の飛行体のそれぞれによって形成される無線通信エリアに含まれる複数のメッシュのそれぞれのポイントに、上記複数のメッシュのそれぞれについての上記割合を乗じて加算した合計がより多くなるように上記複数の飛行体の配置を決定してよい。

上記複数の飛行体のそれぞれは、太陽電池パネルを有し、上記太陽電池パネルによって発電された電力を用いて飛行制御及び無線通信を実行してよく、上記配置決定部は、上記複数のメッシュの緯度にさらに基づいて、上記対象地域上における上記複数の飛行体の配置を決定してよい。上記配置決定部は、上記複数の飛行体の飛行を禁止する飛行禁止エリアを示すエリア情報にさらに基づいて、上記対象地域上における上記複数の飛行体の配置を決定してよい。上記配置決定部は、上記複数の飛行体とフィーダリンクを確立する地上のゲートウェイの位置情報にさらに基づいて、上記対象地域上における上記複数の飛行体の配置を決定してよい。

本発明の第２の態様によれば、コンピュータを、上記配置決定装置として機能させるためのプログラムが提供される。

本発明の第３の態様によれば、配置決定方法が提供される。配置決定方法は、地上に向けてビームを照射することによって地上に無線通信エリアを形成する複数の飛行体によってサービスを提供する対象地域を特定する対象地域特定段階を備えてよい。配置決定方法は、複数の飛行体の機体数を取得する機体数取得段階を備えてよい。配置決定方法は、対象地域を分割した複数のメッシュ毎のポイントを取得するポイント取得段階を備えてよい。配置決定方法は、機体数及び複数のメッシュ毎のポイントに基づいて、対象地域上における複数の飛行体の配置を決定する配置決定段階を備えてよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

配置設計システム１００により決定される配置の一例を概略的に示す。飛行体５００の一例を概略的に示す。配置設計システム１００の機能構成の一例を概略的に示す。配置決定装置３００による処理の流れの一例を概略的に示す。条件リスト７１０の一例を示す。データリスト７２０の一例を概略的に示す。配置決定装置３００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、配置設計システム１００により決定される配置の一例を概略的に示す。本実施形態に係る配置設計システム１００は、地上に向けてビームを照射することによって地上に無線通信エリア５０２を形成する複数の飛行体５００の配置を決定する。飛行体５００は、例えば、成層圏プラットフォームとして機能する。

例えば、日本の各地に複数の飛行体５００を配置する場合に、十分な機体数を確保できれば日本全域をカバーすることが可能である。しかし、様々な理由によって十分な機体数を確保できない場合がある。そのような状況においては、限られた機体数をビジネスプラン等に基づいて最適に配置するように、複数の飛行体５００の配置を決定できることが望ましい。

本実施形態に係る配置設計システム１００は、複数の飛行体５００によってサービスを提供する対象地域を特定し、飛行体５００の機体数と、対象地域を分割した複数のメッシュ６００毎のポイントに基づいて、対象地域上における複数の飛行体５００の配置を決定する。メッシュ６００の大きさは、例えば１ｋｍ^２等の、任意の大きさであってよい。

配置設計システム１００は、例えば、複数の飛行体５００を配置した場合に、複数の飛行体５００のそれぞれの無線通信エリア５０２によってカバーされることになるエリアに含まれるメッシュ６００のポイントを加算した総ポイントを算出する。配置設計システム１００は、複数パターンの配置のそれぞれについて、総ポイントを算出し、例えば、最も総ポイントが高い配置を複数の飛行体５００の配置として決定する。

配置設計システム１００は、例えば、決定した配置を、複数の飛行体５００によってサービスを提供しようとしているサービス提供者に提示する。サービス提供者は、提示された配置を確認して、配置を検討してよい。また、配置設計システム１００は、決定した配置に、複数の飛行体５００を移動させてもよい。

図２は、飛行体５００の一例を概略的に示す。飛行体５００は、主翼部５１０、プロペラ５１２、スキッド５１４、太陽電池パネル５１６、フラップ５１８、本体部５２０、アンテナ５３２、及びアンテナ５３４を備える。

太陽電池パネル５１６によって発電された電力は、主翼部５１０及び本体部５２０の少なくともいずれかに配置されたバッテリに蓄電される。バッテリの電力は、プロペラ５１２、フラップ５１８、本体部５２０、アンテナ５３２、及びアンテナ５３４に供給される。

本体部５２０は、飛行制御装置及び無線通信装置を備える。飛行制御装置は、飛行体５００の飛行を制御する。飛行制御装置は、例えば、プロペラ５１２を回転させたりフラップ５１８の角度を変更したりすることによって、飛行体５００の飛行を制御する。

無線通信装置は、アンテナ５３２及びアンテナ５３４を用いた無線通信を実行する。アンテナ５３２は、フィーダリンク用のアンテナであってよい。アンテナ５３４は、サービスリンク用のアンテナであってよい。

無線通信装置は、アンテナ５３２を用いて地上のゲートウェイ１２にビームを照射することによって、ゲートウェイ１２との間でフィーダリンクを確立する。また、無線通信装置は、アンテナ５３４を用いて地上に向けてビーム５３６を照射することによって地上に無線通信エリア５０２を形成して、無線通信エリア５０２内のユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。

ユーザ端末３０は、飛行体５００と通信可能な通信端末であればどのような端末であってもよい。例えば、ユーザ端末３０は、スマートフォン等の携帯電話である。ユーザ端末３０は、タブレット端末及びＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）等であってもよい。ユーザ端末３０は、自動車等の車両や、ドローン等の無人航空機に搭載された通信端末であってもよい。また、ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇ）機器であってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＥ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＥｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に該当するあらゆるものを含み得る。

飛行体５００は、例えば、ユーザ端末３０と、地上のネットワーク１０との通信を中継することによって、ユーザ端末３０に無線通信サービスを提供する。ネットワーク１０は、通信事業者によって提供されるコアネットワークを含んでよい。コアネットワークは、任意の移動体通信システムに準拠していてよく、例えば、３Ｇ（３ｒｄＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信システム、ＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信システム、４Ｇ（４ｔｈＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信システム、及び５Ｇ（５ｔｈＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信システム以降の移動体通信システム等に準拠する。ネットワーク１０は、インターネットを含んでもよい。

飛行体５００は、例えば、地上の各地に配置されたゲートウェイ１２のうち、アンテナ５３２によって通信可能なゲートウェイ１２との間でサービスリンクを確立して、ゲートウェイ１２を介して地上のネットワーク１０と通信する。また、例えば、飛行体５００は、通信衛星８０を介してネットワーク１０と通信する。この場合、飛行体５００は、通信衛星８０と通信するためのアンテナを有する。

飛行体５００は、例えば、無線通信エリア５０２内のユーザ端末３０から受信したデータを、ネットワーク１０に送信する。また、飛行体５００は、例えば、ネットワーク１０を介して、無線通信エリア５０２内のユーザ端末３０宛のデータを受信した場合、当該データをユーザ端末３０に送信する。

飛行体５００は、例えば、無線通信エリア５０２によってカバーする対象として設定されている地上の対象エリア４０の上空を、円形の飛行経路に沿って旋回飛行しながら、無線通信エリア５０２によって対象エリア４０をカバーする。飛行経路は、正円形及び楕円形等の他、８の字型等であってもよい。飛行体５００が地上エリアの上空を旋回飛行することを定点飛行と記載する場合がある。

配置設計システム１００は、複数の飛行体５００の飛行を管理するＣＭＳ（ＣｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）２２を介して、飛行体５００の飛行制御装置と通信してよい。ＣＭＳ２２と飛行体５００とは、ネットワーク１０及び通信衛星８０を介して通信してよい。なお、ＣＭＳ２２と飛行体５００とは、ネットワーク１０及びゲートウェイ１２を介して通信してもよい。

配置設計システム１００は、複数の飛行体５００の無線通信装置による無線通信を管理するＥＭＳ（ＥｌｅｍｅｎｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）／ＯＳＳ（ＯｐｅｒａｔｉｏｎＳｕｐｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍ）２４を介して、飛行体５００の無線通信装置と通信してよい。ＥＭＳ／ＯＳＳ２４と飛行体５００とは、ネットワーク１０及びゲートウェイ１２を介して通信してよい。なお、ＥＭＳ／ＯＳＳ２４と飛行体５００とは、ネットワーク１０及び通信衛星８０を介して通信してもよい。

図３は、配置設計システム１００の機能構成の一例を概略的に示す。配置設計システム１００は、データベース２００、配置決定装置３００、及び通信装置４００を備える。

データベース２００は、各種データを格納する。データベース２００は、ＩｏＴＰＦＤＢ（ＩｏＴＰｌａｔＦｏｒｍＤａｔａｂａｓｅ）２１０、ＯｔｈｅｒＤＢ２２０、及びＳＩＭ結果ＤＢ２３０を有する。

ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、各地の車両、ドローン、及びＩｏＴ機器等の情報を格納する。ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、可能な限りリアルタイムな情報を格納することが望ましい。

ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、例えば、各地の車両の状況を管理する車両管理システムから、車両の情報を適宜受信する。ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、受信した車両の情報に基づいて、例えば、メッシュ６００毎の車両の台数を格納する。ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、１月毎等の予め定められた期間毎における、メッシュ毎の車両の平均台数を格納してよい。

ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、例えば、各地のドローンの状況を管理するドローン管理システムから、ドローンの情報を適宜受信する。ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、受信したドローンの情報に基づいて、例えば、メッシュ６００毎のドローンの台数を格納する。ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、１月毎等の予め定められた期間毎における、メッシュ毎のドローンの平均機数を格納してよい。

ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、例えば、各地のＩｏＴ機器の状況を管理するＩｏＴ機器管理システムから、ＩｏＴ機器の情報を適宜受信する。ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、受信したＩｏＴ機器の情報に基づいて、例えば、メッシュ６００毎のＩｏＴ機器の台数を格納する。ＩｏＴＰＦＤＢ２１０は、１月毎等の予め定められた期間毎における、メッシュ毎のＩｏＴ機器の平均台数を格納してよい。

ＯｔｈｅｒＤＢ２２０は、各地の人口、地上の無線基地局による地上のカバレッジ状況、ユーザ端末３０による通信状況等を格納する。各地におけるユーザ端末３０による通信状況は、例えば、各地における、１月毎等の予め定められた期間毎の平均的な通信量等を含む。ＯｔｈｅｒＤＢ２２０は、メッシュ６００毎の人口を格納してよい。ＯｔｈｅｒＤＢ２２０は、メッシュ６００毎のカバレッジ状況を格納してよい。ＯｔｈｅｒＤＢ２２０は、メッシュ６００毎の、ユーザ端末３０による平均通信量を格納してよい。

ＳＩＭ結果ＤＢ２３０は、シミュレーションの結果を格納する。ＳＩＭ結果ＤＢ２３０は、例えば、地形データに基づいて、飛行体５００をある位置に配置した場合に無線通信エリア５０２に含まれるメッシュ６００のそれぞれについて、メッシュ６００の面積のうちの、ビーム５３６によってカバーされる割合をシミュレーションした結果を格納する。例えば、メッシュ６００の中に山が位置する場合、山の影になる部分がビーム５３６によってカバーされなくなるので、その分割合が低くなる。このようなシミュレーションは、例えば、通信事業者等によって実行される。ＳＩＭ結果ＤＢ２３０は、例えば、通信事業者等によって実行されたシミュレーション結果を取得して格納する。

配置決定装置３００は、条件設定部３１０、ポイント取得部３２０、ポイント決定部３２２、割合取得部３３０、及び配置決定部３４０を備える。配置決定装置３００がこれらのすべてを備えることは必須とは限らない。

条件設定部３１０は、各種条件を設定する。条件設定部３１０は、対象地域特定部３１１、機体数取得部３１２、サービス特定部３１３、及び制約条件特定部３１４を有する。

対象地域特定部３１１は、複数の飛行体５００によってサービスを提供する対象地域を特定する。対象地域特定部３１１は、例えば、サービス提供者による指定に従って、対象地域を特定する。サービス提供者は、複数の飛行体５００によってサービスを提供する対象が日本である場合には、日本全体を指定し、例えば、対象が関東地域である場合には、関東地域を指定する。対象地域は、国単位や、地域単位等に限らず、任意の地域であってもよい。

機体数取得部３１２は、サービスの提供に用いる複数の飛行体５００の機体数を取得する。機体数取得部３１２は、例えば、サービス提供者による指定に従って、機体数を取得する。サービス提供者は、例えば、所有している飛行体５００のうち、サービスに用いる飛行体５００の機体数を指定する。

サービス特定部３１３は、複数の飛行体５００によって提供するサービスを特定する。サービス特定部３１３は、例えば、サービスの種類を特定する。また、サービス特定部３１３は、例えば、サービスのエリアの条件を特定する。サービス特定部３１３は、サービス提供者による指定に従って、サービスを特定してよい。サービス提供者は、例えば、コネクテッドカー向けのＩｏＴサービスを対象とする場合に、サービスの種類として、ＩｏＴ機器によるサービスを指定し、エリアとして道路を指定する。

制約条件特定部３１４は、サービスに関連する制約条件を特定する。制約条件の例としては、飛行禁止エリアを考慮するか、ゲートウェイ１２の位置を考慮するか、緯度を考慮するか、通信キャパシティを考慮するか等が挙げられる。

飛行禁止エリアが制約条件として特定された場合、飛行禁止エリアが、飛行体５００の配置から除外されることになる。ゲートウェイ１２の位置が制約条件として特定された場合、通信範囲内にゲートウェイ１２が存在しないエリアが飛行体５００の配置から除外されることになる。制約条件として緯度が特定された場合、飛行体５００が有する太陽電池パネル５１６による発電量が、サービスの提供に対して不十分であるエリアが飛行体５００の配置から除外されることになる。

制約条件として通信キャパシティが特定された場合、飛行体５００によって提供可能な通信キャパシティと、各地において必要な通信キャパシティとが考慮されることになる。例えば、飛行体５００がある位置に配置された場合の無線通信エリア５０２内のメッシュ６００のそれぞれに必要な通信キャパシティを合計した値が、飛行体５００によって提供可能な通信キャパシティを超える場合、その配置が除外されるか、複数の飛行体５００によってその地域をカバーするように配置が検討されることになる。

ポイント取得部３２０は、対象地域特定部３１１によって特定された対象地域内の複数のメッシュ６００のポイントを取得する。ポイント取得部３２０は、例えば、データベース２００内の各種データに基づいて決定された複数のメッシュ６００のそれぞれのポイントが登録されたポイントデータを予め格納しておき、対象地域に対応するメッシュ６００のポイントをポイントデータから取得する。複数のメッシュ６００のそれぞれのポイントは、例えば、配置設計システム１００の管理者や、サービス提供者等によって決定されてよい。

ポイント決定部３２２は、複数のメッシュ６００毎のポイントを決定する。ポイント決定部３２２は、サービスの種類毎に、複数のメッシュ６００毎のポイントを決定してよい。ポイント決定部３２２は、例えば、サービスの種類が、自動車に無線通信を提供するサービスである場合、複数のメッシュのそれぞれにおける、道路の数、道路の交通量、自動車と通信するＩｏＴ機器の数、及び自動車による平均通信量の少なくともいずれかに基づいて、複数のメッシュ６００のそれぞれのポイントを決定する。ポイント決定部３２２によって決定されたポイントは、ポイント取得部３２０が格納しているポイントデータに登録されてよい。ポイント取得部３２０は、サービス特定部３１３によって特定されたサービスの種類に対応する複数のメッシュ６００毎のポイントを取得してもよい。

割合取得部３３０は、複数のメッシュ６００のそれぞれについての、メッシュ６００の面積のうちビーム５３６によってカバーされる面積の割合を取得する。割合取得部３３０は、ＳＩＭ結果ＤＢ２３０から、当該割合を取得してよい。

配置決定部３４０は、複数の飛行体５００の配置を決定する。配置決定部３４０は、対象地域特定部３１１によって特定された対象地域上における複数の飛行体５００の配置を、機体数取得部３１２が取得した機体数と、ポイント取得部３２０が取得したポイントとに基づいて決定してよい。

配置決定部３４０は、複数の飛行体５００のそれぞれによって形成される無線通信エリア５０２に含まれる複数のメッシュ６００のポイントの合計がより多くなるように、複数の飛行体５００の配置を決定してよい。配置決定部３４０は、例えば、遺伝的アルゴリズムを用いて、複数の飛行体５００のそれぞれによって形成される無線通信エリア５０２に含まれる複数のメッシュ６００のポイントの合計が最も多くなるように、複数の飛行体５００の配置を決定する。

配置決定部３４０は、割合取得部３３０によって取得された割合にさらに基づいて、複数の飛行体５００の配置を決定してもよい。配置決定部３４０は、例えば、複数の飛行体５００のそれぞれによって形成される無線通信エリア５０２に含まれる複数のメッシュ６００のそれぞれのポイントに、複数のメッシュ６００のそれぞれについての割合を乗じて加算した合計がより多くなるように複数の飛行体５００の配置を決定する。

配置決定部３４０は、複数の飛行体５００のビーム５３６の出力強度を様々に変化させた場合の総ポイントを算出してもよい。そして、配置決定部３４０は、複数の飛行体５００の配置と、複数の飛行体５００のそれぞれのビーム５３６の出力強度とを決定してもよい。

配置決定部３４０は、制約条件特定部３１４が特定した制約条件にさらに基づいて、複数の飛行体５００の配置を決定してよい。配置決定部３４０は、例えば、複数のメッシュ６００の緯度にさらに基づいて、複数の飛行体５００の配置を決定する。具体例として、配置決定部３４０は、飛行体５００が有する太陽電池パネル５１６による発電量が、サービスの提供に対して不十分であるエリアを飛行体５００の配置から除外する。

また、配置決定部３４０は、例えば、飛行禁止エリアにさらに基づいて、複数の飛行体５００の配置を決定する。具体例として、配置決定部３４０は、飛行禁止エリアを除外して、複数の飛行体５００の配置を決定する。

また、配置決定部３４０は、例えば、ゲートウェイ１２の位置にさらに基づいて、複数の飛行体５００の配置を決定する。具体例として、配置決定部３４０は、飛行体５００の通信範囲内にゲートウェイ１２が存在しないエリアを除外して、複数の飛行体５００の配置を決定する。

通信装置４００は、ＣＭＳ通信部４１０及びＥＭＳ通信部４２０を備える。ＣＭＳ通信部４１０は、ＣＭＳ２２と通信する。ＣＭＳ通信部４１０は、配置決定部３４０によって決定された配置に複数の飛行体５００を移動させる指示をＣＭＳ２２に送信してよい。ＣＭＳ２２は、受信した指示に従って、複数の飛行体５００の位置を制御してよい。

ＥＭＳ通信部４２０は、ＥＭＳ／ＯＳＳ２４と通信する。ＥＭＳ通信部４２０は、配置決定部３４０によって、ビーム５３６の出力強度が決定された場合、複数の飛行体５００のそれぞれのビーム５３６の出力強度を、決定した出力強度にさせる指示をＥＭＳ／ＯＳＳ２４に送信してよい。ＥＭＳ／ＯＳＳ２４は、受信した指示にしたって、複数の飛行体５００のビーム５３６の出力強度を制御してよい。

図４は、配置決定装置３００による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、複数の飛行体５００の配置を決定するまでの処理の流れを説明する。

ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２では、対象地域特定部３１１が対象地域を特定する。Ｓ１０４では、機体数取得部３１２が機体数を取得する。Ｓ１０６では、サービス特定部３１３がサービスを特定する。

Ｓ１０８では、ポイント取得部３２０が、Ｓ１０２において特定された対象地域に含まれる複数のメッシュ６００毎のポイントを取得する。Ｓ１１０では、Ｓ１０４において取得された機体数の飛行体５００を、対象地域上に仮想的に配置する。Ｓ１１２では、配置決定部３４０が、仮想的に配置した複数の飛行体５００の無線通信エリア５０２に含まれるメッシュ６００のポイントを加算した総ポイントを算出する。配置決定部３４０は、割合取得部３３０によって取得された、メッシュ６００の面積のうちビーム５３６によってカバーされる面積の割合を適用した総ポイントを算出してもよい。Ｓ１１４では、配置決定部３４０が、Ｓ１１２において算出した総ポイントを格納する。

Ｓ１１６では、配置決定部３４０が、すべての配置パターンについて総ポイントの算出が終了したか否かを判定する。配置決定部３４０は、制約条件特定部３１４によって制約条件が特定されている場合、制約条件に基づいて、配置パターンのうち、制約に該当する配置パターンを除外してもよい。終了していないと判定した場合、Ｓ１１０に戻り、次の配置パターンに従って複数の飛行体５００を仮想的に配置する。

終了したと判定した場合、Ｓ１１８に進む。Ｓ１１８では、複数の配置パターンのそれぞれに対して格納している総ポイントに基づいて、配置決定部３４０が、複数の飛行体５００の配置を決定する。そして、処理を終了する。

図５は、条件リスト７１０の一例を示す。サービス提供者は、例えば、条件リスト７１０から、提供しようとするサービスに対応するものを選択することによって、条件を指定する。サービス提供は、例えば、コネクテッドカー向けのＩｏＴサービスを提供しようとする場合、サービスとして「ＩｏＴ」、エリアとして「道路」及び「ＭＮＯカバー」、条件として、「緯度」、「通信キャパシティ」、「飛行禁止エリア」、「ゲートウェイ設置位置」を指定し得る。配置決定装置３００は、条件リスト７１０によって指定された条件を取得してよい。

図６は、メッシュ６００毎のデータリスト７２０の一例を示す。データリスト７２０には、メッシュＩＤ毎に、車数や人口などの各種データが登録される。データリスト７２０には、メッシュ毎の各種データに基づいて決定されたポイントが登録される。図６に例示するデータリスト７２０において、例えば、車数がより多いメッシュ６００により多いポイントが登録され得る。また、人口がより多いメッシュ６００により多いポイントが登録され得る。データリスト７２０には、ポイント決定部３２２によって生成されたポイントが登録されてもよい。

図７は、配置決定装置３００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、本実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ１２２６、及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。ＤＶＤドライブ１２２６は、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ及びＤＶＤ－ＲＡＭドライブ等であってよい。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。

ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤドライブ１２２６は、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７等から読み取り、記憶装置１２２４に提供する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。

プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ１２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ１２２７）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラム又はソフトウエアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ネットワーク、１２ゲートウェイ、３０ユーザ端末、８０通信衛星、１００配置設計システム、２００データベース、２１０ＩｏＴＰＦＤＢ、２２０ＯｔｈｅｒＤＢ、２３０ＳＩＭ結果ＤＢ、３００配置決定装置、３１０条件設定部、３１１対象地域特定部、３１２機体数取得部、３１３サービス特定部、３１４制約条件特定部、３２０ポイント取得部、３２２ポイント決定部、３３０割合取得部、３４０配置決定部、４００通信装置、４１０ＣＭＳ通信部、４２０ＥＭＳ通信部、５００飛行体、５０２無線通信エリア、５１０主翼部、５１２プロペラ、５１４スキッド、５１６太陽電池パネル、５１８フラップ、５２０本体部、６００メッシュ、７１０条件リスト、７２０データリスト、１２００コンピュータ、１２１０ホストコントローラ、１２１２ＣＰＵ、１２１４ＲＡＭ、１２１６グラフィックコントローラ、１２１８ディスプレイデバイス、１２２０入出力コントローラ、１２２２通信インタフェース、１２２４記憶装置、１２２６ＤＶＤドライブ、１２２７ＤＶＤ－ＲＯＭ、１２３０ＲＯＭ、１２４０入出力チップ

Claims

成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することによって地上に無線通信エリアを形成する、成層圏プラットフォームとして機能する複数の飛行体によってサービスを提供する対象地域を特定する対象地域特定部と、
前記複数の飛行体の機体数を取得する機体数取得部と、
前記対象地域を分割した複数のメッシュ毎のポイントを取得するポイント取得部と、
前記機体数及び前記複数のメッシュ毎のポイントに基づいて、前記対象地域上における前記複数の飛行体の配置を決定する配置決定部であって、遺伝的アルゴリズムを用いて、前記複数の飛行体のそれぞれによって形成される無線通信エリアに含まれる複数のメッシュのポイントの合計が最も多くなるように、前記複数の飛行体の配置を決定する配置決定部と
を備える配置決定装置。
成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することによって地上に無線通信エリアを形成する、成層圏プラットフォームとして機能する複数の飛行体によってサービスを提供する対象地域を特定する対象地域特定部と、
前記複数の飛行体の機体数を取得する機体数取得部と、
前記対象地域を分割した複数のメッシュ毎のポイントを取得するポイント取得部と、
前記対象地域の地形データに基づいて特定された、前記複数のメッシュのそれぞれについての、メッシュの面積のうち前記ビームによってカバーされる面積の割合を取得する割合取得部と、
前記機体数及び前記複数のメッシュ毎のポイントに基づいて、前記対象地域上における前記複数の飛行体の配置を決定する配置決定部であって、前記複数の飛行体のそれぞれによって形成される無線通信エリアに含まれる複数のメッシュのそれぞれのポイントに、前記複数のメッシュのそれぞれについての前記割合を乗じて加算した合計がより多くなるように前記複数の飛行体の配置を決定する、配置決定部と
を備える配置決定装置。
前記複数のメッシュ毎のポイントを決定するポイント決定部
を備え、
前記ポイント決定部は、前記複数の飛行体によって提供するサービスの種類毎に、前記複数のメッシュ毎のポイントを決定し、
前記ポイント決定部は、前記サービスの種類が、自動車に無線通信を提供するサービスである場合、前記複数のメッシュのそれぞれにおける、道路の数、道路の交通量、自動車と通信するＩｏＴ機器の数、及び自動車による平均通信量の少なくともいずれかに基づいて、前記複数のメッシュのそれぞれのポイントを決定し、
前記ポイント取得部は、前記複数の飛行体によって提供するサービスの種類に対応する前記複数のメッシュ毎のポイントを取得する、請求項１又は２に記載の配置決定装置。
前記ポイント決定部は、前記複数のメッシュ毎の車数及び人口を含むデータに基づいて、前記複数のメッシュ毎のポイントを決定する、請求項３に記載の配置決定装置。
前記ポイント決定部は、前記車数がより多いメッシュに対してより多いポイントを決定する、請求項４に記載の配置決定装置。
前記ポイント決定部は、前記人口がより多いメッシュに対してより多いポイントを決定する、請求項４又は５に記載の配置決定装置。
前記複数の飛行体のそれぞれは、太陽電池パネルを有し、前記太陽電池パネルによって発電された電力を用いて飛行制御及び無線通信を実行し、
前記配置決定部は、前記複数のメッシュの緯度にさらに基づいて、前記対象地域上における前記複数の飛行体の配置を決定する、請求項１から６のいずれか一項に記載の配置決定装置。
前記配置決定部は、前記飛行体が有する前記太陽電池パネルによる発電量が、サービスの提供に対して不十分であるエリアを前記飛行体の配置から除外する、請求項７に記載の配置決定装置。
前記配置決定部は、前記複数の飛行体の飛行を禁止する飛行禁止エリアを示すエリア情報にさらに基づいて、前記対象地域上における前記複数の飛行体の配置を決定する、請求項１から８のいずれか一項に記載の配置決定装置。
前記配置決定部は、前記飛行禁止エリアを除外して、前記複数の飛行体の配置を決定する、請求項９に記載の配置決定装置。
前記配置決定部は、前記複数の飛行体とフィーダリンクを確立する地上のゲートウェイの位置情報にさらに基づいて、前記対象地域上における前記複数の飛行体の配置を決定する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の配置決定装置。
前記配置決定部は、前記飛行体の通信範囲内にゲートウェイが存在しないエリアを除外して、前記複数の飛行体の配置を決定する、請求項１１に記載の配置決定装置。
コンピュータを、
成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することによって地上に無線通信エリアを形成する、成層圏プラットフォームとして機能する複数の飛行体によってサービスを提供する対象地域を特定する対象地域特定部、
前記複数の飛行体の機体数を取得する機体数取得部、
前記対象地域を分割した複数のメッシュ毎のポイントを取得するポイント取得部、及び
前記機体数及び前記複数のメッシュ毎のポイントに基づいて、前記対象地域上における前記複数の飛行体の配置を決定する配置決定部であって、遺伝的アルゴリズムを用いて、前記複数の飛行体のそれぞれによって形成される無線通信エリアに含まれる複数のメッシュのポイントの合計が最も多くなるように、前記複数の飛行体の配置を決定する配置決定部
として機能させるためのプログラム。
コンピュータを、
成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することによって地上に無線通信エリアを形成する、成層圏プラットフォームとして機能する複数の飛行体によってサービスを提供する対象地域を特定する対象地域特定部、
前記複数の飛行体の機体数を取得する機体数取得部、
前記対象地域を分割した複数のメッシュ毎のポイントを取得するポイント取得部、
前記対象地域の地形データに基づいて特定された、前記複数のメッシュのそれぞれについての、メッシュの面積のうち前記ビームによってカバーされる面積の割合を取得する割合取得部、及び
前記機体数及び前記複数のメッシュ毎のポイントに基づいて、前記対象地域上における前記複数の飛行体の配置を決定する配置決定部であって、前記複数の飛行体のそれぞれによって形成される無線通信エリアに含まれる複数のメッシュのそれぞれのポイントに、前記複数のメッシュのそれぞれについての前記割合を乗じて加算した合計がより多くなるように前記複数の飛行体の配置を決定する、配置決定部
として機能させるためのプログラム。
成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することによって地上に無線通信エリアを形成する、成層圏プラットフォームとして機能する複数の飛行体によってサービスを提供する対象地域を特定する対象地域特定段階と、
前記複数の飛行体の機体数を取得する機体数取得段階と、
前記対象地域を分割した複数のメッシュ毎のポイントを取得するポイント取得段階と、
前記機体数及び前記複数のメッシュ毎のポイントに基づいて、前記対象地域上における前記複数の飛行体の配置を決定する配置決定段階であって、遺伝的アルゴリズムを用いて、前記複数の飛行体のそれぞれによって形成される無線通信エリアに含まれる複数のメッシュのポイントの合計が最も多くなるように、前記複数の飛行体の配置を決定する配置決定段階と
を備える配置決定方法。
成層圏を飛行して地上に向けてビームを照射することによって地上に無線通信エリアを形成する、成層圏プラットフォームとして機能する複数の飛行体によってサービスを提供する対象地域を特定する対象地域特定段階と、
前記複数の飛行体の機体数を取得する機体数取得段階と、
前記対象地域を分割した複数のメッシュ毎のポイントを取得するポイント取得段階と、
前記対象地域の地形データに基づいて特定された、前記複数のメッシュのそれぞれについての、メッシュの面積のうち前記ビームによってカバーされる面積の割合を取得する割合取得段階と、
前記機体数及び前記複数のメッシュ毎のポイントに基づいて、前記対象地域上における前記複数の飛行体の配置を決定する配置決定段階であって、前記複数の飛行体のそれぞれによって形成される無線通信エリアに含まれる複数のメッシュのそれぞれのポイントに、前記複数のメッシュのそれぞれについての前記割合を乗じて加算した合計がより多くなるように前記複数の飛行体の配置を決定する、配置決定段階と
を備える配置決定方法。